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【题目】2016年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。

I.汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)2CO(g) 2CO2(g)N2(g),正反应为放热反应。

1下列说法正确的是_______________

A.装有尾气净化装置的汽车排出的气体中一定不再含有NO或CO

B.提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂

C.升高温度可使该反应的正反应速率增大、逆反应速率减小

D.单位时间内消耗NO和CO2的物质的量相等时,反应达到平衡

(2)已知增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在线面实验设计表中,请在下表中的横线上填出合理数据:

实验编号

t(℃)

NO初始浓度(10-3mol·L-1

CO初始浓度(10-3mol·L-1

催化剂的比表面积(m2·g)

280

1.20

5.80

82

______

1.20

______

124

350

______

______

82

实验①中,NO的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化如下图所示。请在给出的坐标图中画出实验②③中NO的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化的曲线______,并标明各曲线的实验编号。

在280℃下,0~2 s内的平均反应速率v(N2) = ________________________

II.直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。

(3)煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原氮氧化物(NOx)可以转化成无毒害的空气组分,从而消除氮氧化物的污染。请写出CH4催化还原NO2的化学方程式:_______________________________________________________

(4)将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。右上图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂a表面发生_______反应(填“氧化”或“还原”),总反应的化学方程式为________________________

【答案】 BD 280 5.80 1.20 5.80 0.0002 mol·(L·s) -1 CH4 +2NO2 == N2+CO2+2H2O 氧化 2CO2 +2H2O==2HCOOH+O2

【解析】I1A、该反应为可逆反应,不能完全转化,排出的气体中一定含有NOCO,选项A错误;B、研制高效催化剂可提高反应速率,解决反应极慢的问题,有利于尾气的转化,选项B正确;C升高温度可使该反应的正逆反应速率都增大,选项C错误;D、单位时间内消耗NO和CO2的物质的量相等时,证明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,选项D正确。答案选BD;(2)因①、②比表面积不同,则应控制温度相同,所有浓度应控制相同来验证催化剂比表面积对速率的影响;①、③比表面积相同,温度不同,则所有浓度应控制相同来验证反应温度对速率的影响;故答案为:280,5.80; 1.20,5.80;因①、②温度相同,催化剂对平衡移动无影响,则平衡不移动,但②的速率大,则②先达到化学平衡,①、②达平衡时NO的浓度相同;而③的温度高,则反应速率最大且平衡向逆方向移动,即达到化学平衡时c(NO)增大,故答案为:;在280℃下,0~2 s内的平均反应速率v(N2) = v(NO)= =2.0×10-4mol/(Ls);

II.(3)CH4催化还原NO2生成氮气、二氧化碳和水,其反应的化学方程式为:CH4 +2NO2= N2+CO2+2H2O;(4)将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。右上图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂a表面发生氧化反应,总反应的化学方程式为:2CO2 +2H2O==2HCOOH+O2

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